L'équilibre entre la matière et l'antimatière dans notre Univers est une énigme grandiose que les physiciens s'efforcent de résoudre depuis de nombreuses décennies. Maintenant, en étudiant attentivement les minuscules électrons, les scientifiques ont trouvé un moyen de doter les i.
En 1897, le physicien J. Thomson a découvert une particule connue sous le nom d'électron. Depuis, les scientifiques ont du mal à trouver une réponse à une question très intéressante: la forme d'un électron est-elle vraiment une boule parfaite? D'après ce que nous savons de ces particules aujourd'hui, c'est effectivement le cas. Dans une interview avec Futurism, Mordecai-Mark McLow, astrophysicien à l'American Museum of Natural History, l'a exprimé très délicatement. Selon lui, les électrons sont ronds «dans l'erreur de mesure». Malheureusement, pour les physiciens, ces connaissances ne sont pas tant une réponse que toute une série de questions encore plus complexes.
Sphéricité des électrons: débat animé
Selon le modèle physique standard de l'univers, après le Big Bang, il aurait dû contenir des quantités égales de matière et d'antimatière. L'interaction de ces deux substances conduit inévitablement à une annihilation mutuelle due à la soi-disant explosion de photons. Selon cette logique, l'univers dans son état actuel ne peut tout simplement pas exister - et pourtant nous voyons des preuves du contraire.
En conséquence, les scientifiques recherchent des signes d'asymétrie dans le rapport matière / antimatière qui pourraient expliquer pourquoi la première substance est bien plus élevée que la seconde. Si les électrons étaient grumeleux, seulement à peu près sphériques, cela pourrait donner aux physiciens l'indice dont ils ont besoin. Mais, hélas, apparemment, leur forme est parfaite. Cependant, les chercheurs de JILA ont démontré une nouvelle méthode pour étudier la forme des électrons qui peut aider à détecter les distorsions souhaitées.
L'essence de la nouvelle approche, comme tout ce qui est ingénieux, est assez simple. Si l'électron avait un moment dipolaire électrique (EDM), cela indiquerait sa forme non sphérique. Auparavant, à la recherche de l'EDM, les scientifiques ont étudié les électrons dans des «faisceaux» d'atomes et de molécules spécifiques. Malheureusement, le mouvement du faisceau limite le temps pendant lequel les électrons peuvent être mesurés, et c'est peut-être à cause de ce facteur que les observations n'ont montré aucun signe d'EDM jusqu'à présent.
L'équipe de recherche JILA a adopté une approche différente. Au lieu d'étudier les électrons dans un flux de particules neutres, ils ont isolé les ions moléculaires d'un composé inorganique connu sous le nom de fluorure d'hafnium à l'aide d'un champ électrique rotatif. Au lieu de s'envoler dans l'espace, comme dans le cas d'un rayon, les ions ont commencé à décrire de petits cercles. Cela a permis aux scientifiques de suivre le mouvement des électrons pendant 0,7 seconde - 1000 fois plus longtemps que dans toutes les expériences précédentes!
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Phénomènes mystérieux
La confirmation ou la réfutation de la forme ronde des électrons peut sembler insignifiante, mais le fait même d'étudier les caractéristiques des électrons joue un rôle très important. À l'heure actuelle, la croyance dominante est que quel que soit le mouvement du temps, les lois physiques restent inviolables. Mais si les scientifiques trouvent un EDM non nul, cela changera la compréhension des niveaux fondamentaux de la physique et, potentiellement, aidera à résoudre le grand mystère de l'équilibre de la matière et de l'antimatière, auquel nous devons notre existence même.
Maintenant, après avoir prouvé avec succès la faisabilité de leur méthode, les scientifiques commenceront à l'améliorer. Le chercheur principal Eric Cornell a déjà déclaré à Science que les chercheurs pensent pouvoir augmenter la sensibilité, et donc la précision de leurs mesures, d'un ordre de grandeur en quelques années seulement.
D'autres groupes travaillent également sur des projets similaires pour mesurer la sphéricité des électrons. Par exemple, une équipe de Harvard et Yale est convaincue que l'année prochaine, elle sera en mesure de réduire l'erreur de ses calculs de 20 fois. Les physiciens de l'Imperial College pensent que les méthodes existantes, si elles sont correctement mises en œuvre, permettront des calculs 1000 fois plus précis, ce qui éliminera un certain nombre de théories controversées centrées sur l'EDM potentiel des électrons. Et si leur forme idéale est finalement prouvée, les physiciens devront chercher la réponse à l'un des mystères les plus étonnants de l'univers ailleurs.
Vasily Makarov
